JP2017025876A - Guide vane for hydraulic machine, and hydraulic machine - Google Patents

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保之 榎本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guide vane for a hydraulic machine capable of reducing a loss of an inlet flow or an outlet flow of the guide vane.SOLUTION: A guide vane 10 for a hydraulic machine comprises a central portion 13 and an inlet portion 14 that is provided at an inlet side of the central portion 13. The inlet portion 14 includes: an inlet body portion 14a; an inlet upper wall side portion 14b that is provided at a side of an upper wall 11 of the inlet body portion 14a; and an inlet lower wall side portion 14c that is provided at a side of a lower wall 12 of the inlet body portion 14a. An inlet vane angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b and an inlet vane angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are larger than an inlet vane angle θ3 of the inlet body portion 14a.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施の形態は、水力機械のガイドベーンおよび水力機械に関する。   Embodiments described herein relate generally to a hydraulic machine guide vane and a hydraulic machine.

従来より知られているフランシス水車の水車運転時においては、上池から水圧鉄管を通って渦巻き状のケーシングに水が流入し、ケーシングに流入した水は、ケーシングからステーベーンおよびガイドベーンを通ってランナに流入する。このランナへ流入する水によってランナが回転駆動され、ランナに主軸を介して連結された発電機が駆動され、発電が行われる。ランナに流入した水は、ランナから吸出し管を通って下池または放水路へ流出される。このような水車運転時には、ガイドベーンの開度を変えることにより、ランナに流入する水量を調整し、発電量を変化させている。   In the conventional turbine operation of a Francis turbine, water flows into the spiral casing from the upper pond through the hydraulic iron pipe, and the water flowing into the casing passes through the stay vane and the guide vane to the runner. Flow into. The runner is rotationally driven by the water flowing into the runner, and the generator connected to the runner via the main shaft is driven to generate power. The water flowing into the runner flows out from the runner through the suction pipe to the lower basin or the water discharge channel. During such a water turbine operation, the amount of power generated is changed by adjusting the amount of water flowing into the runner by changing the opening of the guide vane.

ガイドベーンは、その上側に設けられた上壁と、下側に設けられた下壁とに回動可能に支持されている。すなわち、上壁と下壁との間に形成される流路にガイドベーンが設けられている。上述したステーベーンは、ガイドベーンの上流側において、上壁と下壁とに支持され、ケーシングからの水流を整流している。このようにして、ガイドベーンは、ステーベーンにおいて整流された水流をランナへ導く整流羽根の役割を持つ。一般的に、ガイドベーンは、高さ方向において同じ水平断面形状となるように形成されている。   The guide vane is rotatably supported by an upper wall provided on the upper side and a lower wall provided on the lower side. That is, the guide vane is provided in the flow path formed between the upper wall and the lower wall. The above-described stay vane is supported by the upper wall and the lower wall on the upstream side of the guide vane and rectifies the water flow from the casing. In this way, the guide vane serves as a rectifying blade that guides the water flow rectified in the stay vane to the runner. Generally, the guide vanes are formed so as to have the same horizontal cross-sectional shape in the height direction.

図１０および図１１に、設計点におけるステーベーンおよびガイドベーンの周りの流れの模式図を示す。このうち図１０は、高さ方向中央領域における水平断面（以下中央断面と記す）における流れの様子を示している。図１０に示されているように、ステーベーン３０からガイドベーン４０に流入する水の流れは、ガイドベーン４０の入口羽根角度に沿うように流れており、ガイドベーン４０の形状に沿って流れてガイドベーン４０から流出してランナに流入する。ガイドベーン４０から流出する流れは、ガイドベーン４０の出口羽根角度に沿うように流れる。   FIG. 10 and FIG. 11 are schematic diagrams of flows around the stay vane and the guide vane at the design point. Among these, FIG. 10 shows a flow state in a horizontal section (hereinafter referred to as a center section) in the central region in the height direction. As shown in FIG. 10, the flow of water flowing from the stay vane 30 into the guide vane 40 flows along the inlet vane angle of the guide vane 40, and flows along the shape of the guide vane 40 to guide it. It flows out of the vane 40 and flows into the runner. The flow flowing out from the guide vane 40 flows along the exit vane angle of the guide vane 40.

図１１は、上壁（または下壁）の側の領域における水平断面（以下、壁側断面と記す）における流れの様子を示している。この壁側断面においては、図１１に示されているように、ステーベーン３０からガイドベーン４０に流入する水の流れは、ガイドベーン４０の入口羽根角度より大きな角度で流れる。この入口流れ角度は、図１０に示す中央断面における入口流れ角度より大きくなっている。   FIG. 11 shows a flow state in a horizontal section (hereinafter referred to as a wall-side section) in a region on the upper wall (or lower wall) side. In this wall-side cross section, as shown in FIG. 11, the water flowing from the stay vane 30 into the guide vane 40 flows at an angle larger than the inlet vane angle of the guide vane 40. This inlet flow angle is larger than the inlet flow angle in the central section shown in FIG.

図１２に、ガイドベーン４０の入口流れ角度差の分布を示す。ここで、入口流れ角度差とは、各高さ位置における入口流れ角度と、高さ方向中央位置における入口流れ角度との差を意味している。図１２に示されているように、中央断面における入口流れ角度よりも、壁側断面（とりわけ壁近傍の断面）における入口流れ角度が大きくなっていることがわかる。この入口流れ角度の違いにより、図１１に示すような、ガイドベーン４０の入口の内周側に、損失が発生する損失領域４１が形成され得る。さらに、ガイドベーン４０の高さ方向に二次流れが発生し、損失が増大する要因となり得る。なお、図１２に示すＢ１は、ガイドベーン４０の高さを示している。   FIG. 12 shows the distribution of the inlet flow angle difference of the guide vane 40. Here, the inlet flow angle difference means the difference between the inlet flow angle at each height position and the inlet flow angle at the center position in the height direction. As shown in FIG. 12, it can be seen that the inlet flow angle in the wall side cross section (especially the cross section in the vicinity of the wall) is larger than the inlet flow angle in the central cross section. Due to the difference in the inlet flow angle, a loss region 41 in which a loss occurs can be formed on the inner peripheral side of the inlet of the guide vane 40 as shown in FIG. Furthermore, a secondary flow is generated in the height direction of the guide vane 40, which can be a factor that increases the loss. 12 indicates the height of the guide vane 40.

ガイドベーン４０の出口においても同様の現象がみられる。すなわち、中央断面における出口流れ角度よりも、壁側断面における出口流れ角度が大きくなっている（図８の破線参照）。この出口流れ角度の違いにより、互いに隣り合うガイドベーン４０の間の流路で二次流れが発生して損失が発生し得る。さらに、高さ方向で出口流れ角度が異なる状態でガイドベーン４０からの水流がランナへ流入するため、ランナ入口での損失増大につながり得る。   A similar phenomenon is observed at the exit of the guide vane 40. That is, the outlet flow angle in the wall-side cross section is larger than the outlet flow angle in the central cross section (see the broken line in FIG. 8). Due to the difference in the outlet flow angle, a secondary flow may occur in the flow path between the guide vanes 40 adjacent to each other, and loss may occur. Furthermore, since the water flow from the guide vane 40 flows into the runner in a state where the outlet flow angles are different in the height direction, the loss at the runner inlet can be increased.

特許第４０１３３５６号公報Japanese Patent No. 4013356

このように、ガイドベーンの入口および出口では、壁側断面における流れ角度が中央断面における流れ角度より大きくなっているため、ガイドベーンの入口流れおよび出口流れに損失が生じ得る。   In this way, at the inlet and outlet of the guide vane, the flow angle in the wall-side cross section is larger than the flow angle in the central cross section, so that a loss can occur in the inlet and outlet flows of the guide vane.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ガイドベーンの入口流れまたは出口流れの損失を低減することができる水力機械のガイドベーンおよび水力機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to provide a guide vane and a hydraulic machine for a hydraulic machine that can reduce the loss of the inlet flow or the outlet flow of the guide vane. .

実施の形態による水力機械のガイドベーンは、上壁と、上壁に対向する下壁との間に設けられ、水車運転時にステーベーンからの水流をランナに導くためのものである。この水力機械のガイドベーンは、中央部分と、中央部分の入口側に設けられた入口部分と、を備えている。入口部分は、入口本体部分と、入口本体部分の上壁の側に設けられた入口上壁側部分と、入口本体部分の下壁の側に設けられた入口下壁側部分と、を有している。入口上壁側部分の入口羽根角度および入口下壁側部分の入口羽根角度は、入口本体部分の入口羽根角度よりもそれぞれ大きくなっている。   The guide vane of the hydraulic machine according to the embodiment is provided between the upper wall and the lower wall facing the upper wall, and guides the water flow from the stay vane to the runner during the water turbine operation. The guide vane of the hydraulic machine includes a central portion and an inlet portion provided on the inlet side of the central portion. The inlet portion includes an inlet main body portion, an inlet upper wall side portion provided on the upper wall side of the inlet main body portion, and an inlet lower wall side portion provided on the lower wall side of the inlet main body portion. ing. The inlet blade angle of the inlet upper wall side portion and the inlet blade angle of the inlet lower wall side portion are respectively larger than the inlet blade angle of the inlet main body portion.

また、実施の形態による水力機械は、上述した水力機械のガイドベーンを備えている。   Moreover, the hydraulic machine by embodiment is provided with the guide vane of the hydraulic machine mentioned above.

本発明によれば、ガイドベーンの入口流れまたは出口流れの損失を低減することができる。   According to the present invention, the loss of the inlet flow or the outlet flow of the guide vane can be reduced.

図１は、第１の実施の形態における水力機械の全体構成を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the hydraulic machine according to the first embodiment. 図２は、図１のガイドベーンを示す部分縦断面図である。FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view showing the guide vane of FIG. 図３は、図２のガイドベーンを示す水平断面図である。FIG. 3 is a horizontal sectional view showing the guide vane of FIG. 図４は、図３のガイドベーンの入口羽根角度差の分布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the distribution of the inlet vane angle difference of the guide vane of FIG. 図５は、図３のガイドベーンの周りの流れであって、壁側断面における流れを説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the flow around the guide vane of FIG. 図６は、第２の実施の形態におけるガイドベーンを示す水平断面図である。FIG. 6 is a horizontal sectional view showing the guide vane in the second embodiment. 図７は、図６のガイドベーンの出口羽根角度差の分布を示す図である。FIG. 7 is a view showing the distribution of the outlet vane angle difference of the guide vane of FIG. 図８は、図６のガイドベーンおよび一般的なガイドベーンの出口における出口流れ角度差の分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the outlet flow angle difference at the outlet of the guide vane of FIG. 6 and a general guide vane. 図９は、第３の実施の形態におけるガイドベーンを示す水平断面図である。FIG. 9 is a horizontal sectional view showing a guide vane in the third embodiment. 図１０は、一般的なガイドベーンの周りの流れであって、中央断面における流れを説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a flow around a general guide vane and in a central section. 図１１は、一般的なガイドベーンの周りの流れであって、壁側断面における流れを説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a flow around a general guide vane and in a wall-side cross section. 図１２は、図１０および図１１のガイドベーンの入口における入口流れ角度差の分布を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the inlet flow angle difference at the inlet of the guide vane of FIGS. 10 and 11.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１乃至図５を用いて、本発明の第１の実施の形態における水力機械のガイドベーンおよび水力機械について説明する。 (First embodiment)
A guide vane and a hydraulic machine for a hydraulic machine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「同一」等の用語等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めるものとしている。   As used herein, the shape and geometric conditions and the degree thereof are specified. For example, terms such as “parallel” and “same” are not limited to strict meanings, but have the same functions. It should be included in the range that can be expected.

ここでは、まず、水力機械のガイドベーンを備えたフランシス水車（水力機械）について説明する。   Here, a Francis turbine (hydraulic machine) equipped with a guide vane for a hydraulic machine will be described first.

図１に示すように、フランシス水車１は、水車運転時に上池から水圧鉄管（いずれも図示せず）を通って水が流入する渦巻き状のケーシング２と、複数のステーベーン３と、複数のガイドベーン１０と、ランナ４と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the Francis turbine 1 includes a spiral casing 2 into which water flows from the upper pond through a hydraulic iron pipe (none of which is shown), a plurality of stay vanes 3, and a plurality of guides. A vane 10 and a runner 4 are provided.

ステーベーン３は、ケーシング２に流入した水をガイドベーン１０およびランナ４に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置され、ステーベーン３の間に水が流れる流路が形成されている。より詳細には、ステーベーン３は、後述する上壁１１と下壁１２とによって画定される流路内において、周方向に配列されている。このようにして、ステーベーン３は、ケーシング２からの水流をガイドベーン１０に導くための整流羽根の役割を持っている。また、ステーベーン３は、上壁１１および下壁１２に（例えば溶接によって）連結されて支持されており、ケーシング２からの力を受ける強度部材としての役割を持っている。一般的に、ステーベーン３は、高さ方向において同じ水平断面形状となるように形成されている。   The stay vane 3 is for guiding the water that has flowed into the casing 2 to the guide vane 10 and the runner 4. The stay vane 3 is arranged at a predetermined interval in the circumferential direction, and a flow path through which water flows is formed between the stay vanes 3. ing. More specifically, the stay vanes 3 are arranged in the circumferential direction in a flow path defined by an upper wall 11 and a lower wall 12 described later. In this manner, the stay vane 3 has a role of a rectifying blade for guiding the water flow from the casing 2 to the guide vane 10. The stay vane 3 is connected to and supported by the upper wall 11 and the lower wall 12 (for example, by welding), and has a role as a strength member that receives a force from the casing 2. In general, the stay vanes 3 are formed to have the same horizontal cross-sectional shape in the height direction.

ガイドベーン１０は、ステーベーン３から流入した水をランナ４に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置され、ガイドベーン１０の間に水が流れる流路が形成されている。また、図２に示すように、各ガイドベーン１０は回動可能に構成されており、各ガイドベーン１０には、ガイドベーンスピンドル１０ａを介してガイドベーン駆動部（図示せず）が連結されている。ガイドベーンスピンドル１０ａの回動中心１０ｂは、ガイドベーン１０のピッチサークル１０ｃ（図３参照）上に配置されている。各ガイドベーン１０が回動して開度を変えることにより、ランナ４に流入する水の流量が調整可能になっている。このようにして、後述する発電機６の発電量が調整可能になっている。   The guide vane 10 is for guiding the water flowing in from the stay vane 3 to the runner 4 and is arranged at a predetermined interval in the circumferential direction, and a flow path through which water flows is formed between the guide vanes 10. . As shown in FIG. 2, each guide vane 10 is configured to be rotatable, and a guide vane drive unit (not shown) is connected to each guide vane 10 via a guide vane spindle 10a. Yes. The rotation center 10b of the guide vane spindle 10a is disposed on the pitch circle 10c (see FIG. 3) of the guide vane 10. As each guide vane 10 rotates and changes its opening, the flow rate of water flowing into the runner 4 can be adjusted. In this way, the power generation amount of the generator 6 described later can be adjusted.

図１に示すように、ランナ４は、ケーシング２に対して回転軸線Ｘを中心に回転可能に構成され、水車運転時にケーシング２から流入する水によって回転駆動される。すなわち、ランナ４は、ランナ４に流入する水の圧力エネルギを回転エネルギへと変換するためのものである。   As shown in FIG. 1, the runner 4 is configured to be rotatable about the rotation axis X with respect to the casing 2, and is driven to rotate by water flowing from the casing 2 during the water turbine operation. That is, the runner 4 is for converting the pressure energy of water flowing into the runner 4 into rotational energy.

ランナ４には、主軸５を介して発電機６が連結されている。この発電機６は、水車運転時には、ランナ４の回転エネルギが伝達されて発電を行うように構成されている。   A generator 6 is connected to the runner 4 via a main shaft 5. The generator 6 is configured to generate power by transmitting the rotational energy of the runner 4 during the water turbine operation.

ランナ４の水車運転時の下流側には、吸出し管７が設けられている。この吸出し管７は、図示しない下池または放水路に連結されており、ランナ４を回転駆動させた水が、圧力を回復して、下池または放水路に放出されるようになっている。   A suction pipe 7 is provided on the downstream side of the runner 4 during the water turbine operation. The suction pipe 7 is connected to a lower pond or a water discharge channel (not shown), and the water in which the runner 4 is rotationally driven recovers the pressure and is discharged to the lower pond or the water discharge channel.

なお、発電機６は、電動機としての機能をも有し、電力が供給されることによりランナ４を回転駆動するように構成されていてもよい。この場合、吸出し管７を介して下池の水を吸い上げて上池に放出させることができ、フランシス水車１を、ポンプ水車としてポンプ運転（揚水運転）することが可能になる。この際、ガイドベーン１０の開度は、ポンプ揚程に応じて適切な揚水量になるように変えられる。   The generator 6 also has a function as an electric motor, and may be configured to rotationally drive the runner 4 when electric power is supplied. In this case, water in the lower pond can be sucked through the suction pipe 7 and discharged to the upper pond, and the Francis turbine 1 can be operated as a pump turbine (pumping operation). At this time, the opening degree of the guide vane 10 is changed so as to obtain an appropriate pumping amount according to the pump head.

次に、本実施の形態によるガイドベーン１０について説明する。ガイドベーン１０は、水車運転時に、ステーベーン３からの水流をランナ４に導くためのものである。   Next, the guide vane 10 according to the present embodiment will be described. The guide vane 10 is for guiding the water flow from the stay vane 3 to the runner 4 during the water turbine operation.

図２に示すように、ガイドベーン１０は、環状の上壁１１と、上壁１１の下方に設けられ、上壁１１に対向する環状の下壁１２と、の間に設けられている。そして、ガイドベーン１０は、上壁１１と下壁１２とによって画定される流路内において、周方向に配列されている。このようにして、ガイドベーン１０は、ステーベーン３からの水流をランナ４に導いている。また、上壁１１と下壁１２とは、互いに平行に配置されており、ガイドベーン１０の高さＢ１が、半径方向（図２の左右方向）において同一となっている。   As shown in FIG. 2, the guide vane 10 is provided between the annular upper wall 11 and the annular lower wall 12 provided below the upper wall 11 and facing the upper wall 11. The guide vanes 10 are arranged in the circumferential direction in a flow path defined by the upper wall 11 and the lower wall 12. In this way, the guide vane 10 guides the water flow from the stay vane 3 to the runner 4. Moreover, the upper wall 11 and the lower wall 12 are arrange | positioned mutually parallel, and height B1 of the guide vane 10 is the same in radial direction (left-right direction of FIG. 2).

図２に示すように、ガイドベーン１０は、中央部分１３と、中央部分１３より入口側（ケーシング２の側）に設けられた入口部分１４と、中央部分１３より出口側（ランナ４の側）に設けられた出口部分１５と、を備えている。これらの中央部分１３、入口部分１４および出口部分１５は、一体に形成され、ガイドベーン１０の滑らかな翼面が形成されている。   As shown in FIG. 2, the guide vane 10 includes a central portion 13, an inlet portion 14 provided on the inlet side (casing 2 side) from the central portion 13, and an outlet side (runner 4 side) from the central portion 13. And an outlet portion 15 provided on the outer side. The central portion 13, the inlet portion 14 and the outlet portion 15 are integrally formed, and a smooth blade surface of the guide vane 10 is formed.

入口部分１４は、入口本体部分１４ａと、入口本体部分１４ａの上壁１１の側に設けられた入口上壁側部分１４ｂと、入口本体部分１４ａの下壁１２の側に設けられた入口下壁側部分１４ｃと、を有している。このうち入口本体部分１４ａは、ガイドベーン１０の高さ方向中央領域に設けられており、入口上壁側部分１４ｂは、入口本体部分１４ａの上側に、すなわち上壁１１と入口本体部分１４ａとの間に設けられ、入口下壁側部分１４ｃは、入口本体部分１４ａの下側に、すなわち下壁１２と入口本体部分１４ａとの間に設けられている。同様に、中央部分１３は、中央本体部分１３ａと、上壁１１と中央本体部分１３ａとの間に設けられた中央上壁側部分１３ｂと、下壁１２と中央本体部分１３ａとの間に設けられた中央下壁側部分１３ｃと、を有している。出口部分１５は、出口本体部分１５ａと、上壁１１と出口本体部分１５ａとの間に設けられた出口上壁側部分１５ｂと、下壁１２と出口本体部分１５ａとの間に設けられた出口下壁側部分１５ｃと、を有している。   The inlet portion 14 includes an inlet main body portion 14a, an inlet upper wall side portion 14b provided on the upper wall 11 side of the inlet main body portion 14a, and an inlet lower wall provided on the lower wall 12 side of the inlet main body portion 14a. Side portion 14c. Among these, the inlet main body portion 14a is provided in the central region in the height direction of the guide vane 10, and the inlet upper wall side portion 14b is located above the inlet main body portion 14a, that is, between the upper wall 11 and the inlet main body portion 14a. The inlet lower wall side portion 14c is provided between the lower wall 12 and the inlet main body portion 14a, that is, between the lower wall 12 and the inlet main body portion 14a. Similarly, the central portion 13 is provided between the central main body portion 13a, the central upper wall side portion 13b provided between the upper wall 11 and the central main body portion 13a, and the lower wall 12 and the central main body portion 13a. A central lower wall side portion 13c. The outlet portion 15 includes an outlet main body portion 15a, an outlet upper wall side portion 15b provided between the upper wall 11 and the outlet main body portion 15a, and an outlet provided between the lower wall 12 and the outlet main body portion 15a. And a lower wall side portion 15c.

図３には、本実施の形態におけるガイドベーン１０の水平断面が示されている。このうちガイドベーン１０の上壁側部分（中央上壁側部分１３ｂ、入口上壁側部分１４ｂ、出口上壁側部分１５ｂ）または下壁側部分（中央下壁側部分１３ｃ、入口下壁側部分１４ｃ、出口下壁側部分１５ｃ）が実線で示されており、本体部分（中央本体部分１３ａ、入口本体部分１４ａ、出口本体部分１５ａ）が破線で示されている。本実施の形態においては、入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃの断面形状は、入口本体部分１４ａの断面形状と相違している。中央上壁側部分１３ｂおよび中央下壁側部分１３ｃの断面形状は、中央本体部分１３ａの断面形状と同一であり、図３の断面では重なっている。同様に、出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃの断面形状は、出口本体部分１５ａの断面形状と同一であり、図３の断面では重なっている。このようにして本実施の形態によるガイドベーン１０の入口部分１４は、高さ方向で異なる形状に形成され、高さ方向で見たときに、同一断面形状で形成されていた場合には見えなかったガイドベーン１０（とりわけ入口部分１４）の翼面の一部が見えるようになっている。   FIG. 3 shows a horizontal cross section of the guide vane 10 in the present embodiment. Of these, the upper wall side portion (the central upper wall side portion 13b, the inlet upper wall side portion 14b, the outlet upper wall side portion 15b) or the lower wall side portion (the central lower wall side portion 13c, the inlet lower wall side portion) of the guide vane 10 14c, the outlet lower wall side portion 15c) is indicated by a solid line, and the main body portions (central main body portion 13a, inlet main body portion 14a, outlet main body portion 15a) are indicated by broken lines. In the present embodiment, the sectional shape of the inlet upper wall side portion 14b and the inlet lower wall side portion 14c is different from the sectional shape of the inlet main body portion 14a. The cross-sectional shapes of the central upper wall side portion 13b and the central lower wall side portion 13c are the same as the cross-sectional shape of the central main body portion 13a, and overlap in the cross section of FIG. Similarly, the cross-sectional shapes of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c are the same as the cross-sectional shape of the outlet main body portion 15a, and overlap in the cross section of FIG. In this way, the inlet portion 14 of the guide vane 10 according to the present embodiment is formed in a different shape in the height direction, and is not visible when it is formed in the same cross-sectional shape when viewed in the height direction. A part of the blade surface of the guide vane 10 (in particular, the inlet portion 14) can be seen.

本実施の形態においては、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２が、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３より大きくなっている。ここで羽根角度とは、水平断面において、ランナ４の回転軸線Ｘを中心とする円弧の接線（回動中心１０ｂにおける接線）に対するガイドベーン１０の延びる方向（例えば、キャンバーライン）の角度を意味しており、ガイドベーン１０の開度が大きくなる方向を正の方向としている。従って、羽根角度が小さいとは、接線方向に近づくように形成されることを意味し、羽根角度が大きいとは、半径方向に近づくように形成されることを意味している。後述する流れ角度も同様の意味で用いることとする。   In the present embodiment, the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are larger than the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a. . Here, the blade angle means an angle of the guide vane 10 in an extending direction (for example, a camber line) with respect to a tangent of an arc centering on the rotation axis X of the runner 4 (tangent at the rotation center 10b) in the horizontal section. The direction in which the opening of the guide vane 10 increases is the positive direction. Therefore, a small blade angle means that the blade is formed so as to approach the tangential direction, and a large blade angle means that the blade is formed so as to approach the radial direction. The flow angle described later is also used in the same meaning.

このようなガイドベーン１０の入口部分１４の入口羽根角度について、図４を用いてより詳細に説明する。図４には、本実施の形態によるガイドベーン１０の入口部分１４の入口羽根角度差の分布が示されている。ここで、入口羽根角度差とは、任意の高さ位置における入口羽根角度と、高さ方向中央位置における入口羽根角度との差を意味している。   The inlet blade angle of the inlet portion 14 of the guide vane 10 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 shows the distribution of the inlet vane angle difference of the inlet portion 14 of the guide vane 10 according to this embodiment. Here, the inlet blade angle difference means the difference between the inlet blade angle at an arbitrary height position and the inlet blade angle at the center position in the height direction.

図４に示すように、本実施の形態によるガイドベーン１０の入口羽根角度は、高さ方向中央領域においてはほぼ一定であるが、上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域において、中央領域における入口羽根角度より大きくなっている。このように入口羽根角度がほぼ一定の領域が入口本体部分１４ａに相当し、入口羽根角度が大きくなっている上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域が、入口上壁側部分１４ｂ、入口下壁側部分１４ｃにそれぞれ相当している。入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃにおいて、入口羽根角度θ１、θ２は、上壁１１または下壁１２の側に向って、それぞれ徐々に大きくなるように変化している。このことにより、流れの損失の低減を図っている。   As shown in FIG. 4, the inlet vane angle of the guide vane 10 according to the present embodiment is substantially constant in the central region in the height direction, but in the region on the upper wall 11 side and the region on the lower wall 12 side. The inlet blade angle in the central region is larger. The region where the inlet blade angle is substantially constant corresponds to the inlet main body portion 14a, and the region on the upper wall 11 side and the region on the lower wall 12 side where the inlet blade angle is large are the inlet upper wall side portion. 14b and the inlet lower wall side portion 14c. In the inlet upper wall side portion 14b and the inlet lower wall side portion 14c, the inlet blade angles θ1 and θ2 change so as to gradually increase toward the upper wall 11 or the lower wall 12, respectively. This is intended to reduce flow loss.

このような入口上壁側部分１４ｂの高さをＢ２ｂ、入口下壁側部分１４ｃの高さをＢ２ｃとしたときに、Ｂ２ｂ、Ｂ２ｃは、図４に示すように、
０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｂ≦０．１５×Ｂ１、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｃ≦０．２×Ｂ１
を満たしていることが好適である。このことにより、後述するように、図１２に示すガイドベーン１０の入口流れ角度に、ガイドベーン１０の入口部分１４の形状が沿うようにすることができる。なお、Ｂ２ｂ、Ｂ２ｃは、後述するように、
０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｂ≦０．１×Ｂ１、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｃ≦０．１×Ｂ１
であってもよい。 When the height of the inlet upper wall side portion 14b is B2b and the height of the inlet lower wall side portion 14c is B2c, B2b and B2c are as shown in FIG.
0.05 × B1 ≦ B2b ≦ 0.15 × B1, 0.05 × B1 ≦ B2c ≦ 0.2 × B1
It is preferable that As a result, as described later, the shape of the inlet portion 14 of the guide vane 10 can be adapted to the inlet flow angle of the guide vane 10 shown in FIG. B2b and B2c are as described below.
0.05 × B1 ≦ B2b ≦ 0.1 × B1, 0.05 × B1 ≦ B2c ≦ 0.1 × B1
It may be.

また、入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１と、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３との入口羽根角度差をΔα１（図３参照）、入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２と、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３との入口羽根角度差をΔα２（図３参照）としたときに、Δα１、Δα２は、
０°＜Δα１＜１０°、０°＜Δα２＜１０°
を満たしていることが好適である。すなわち、入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃにおいて、入口羽根角度θ１、θ２は、上壁１１または下壁１２の側に向って徐々に大きくなっているが、入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃにおける入口羽根角度θ１、θ２と入口羽根角度θ３との入口羽根角度差の最大値が、それぞれ１０°未満であることが好適である。このことにより、後述するように、図１２に示すガイドベーン１０の入口流れ角度に、ガイドベーン１０の入口部分１４の形状が沿うようにすることができる。 Further, an inlet blade angle difference between the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b and the inlet blade angle θ3 of the inlet body portion 14a is Δα1 (see FIG. 3), and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c is When the inlet blade angle difference between the inlet body portion 14a and the inlet blade angle θ3 is Δα2 (see FIG. 3), Δα1 and Δα2 are
0 ° <Δα1 <10 °, 0 ° <Δα2 <10 °
It is preferable that That is, in the inlet upper wall side portion 14b and the inlet lower wall side portion 14c, the inlet blade angles θ1 and θ2 gradually increase toward the upper wall 11 or the lower wall 12, but the inlet upper wall side portion. It is preferable that the maximum value of the inlet vane angle difference between the inlet vane angles θ1 and θ2 and the inlet vane angle θ3 in 14b and the inlet lower wall side portion 14c is less than 10 °. As a result, as described later, the shape of the inlet portion 14 of the guide vane 10 can be adapted to the inlet flow angle of the guide vane 10 shown in FIG.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について、図５を用いて説明する。図５には、本実施の形態におけるフランシス水車１において、水車運転が行われている間のステーベーン３およびガイドベーン４の周囲の水の流れであって、上壁１１（または下壁１２）側の領域における水平断面（以下、壁側断面と記す）における水の流れが示されている。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the flow of water around the stay vane 3 and the guide vane 4 during the water turbine operation in the Francis turbine 1 according to the present embodiment, which is on the upper wall 11 (or lower wall 12) side. The flow of water in a horizontal cross section (hereinafter referred to as a wall-side cross section) in the region is shown.

一般的なガイドベーン４０の壁側断面における入口流れは、図１１に示すように、ガイドベーン４０の入口羽根角度より大きな角度でガイドベーン４０に流入する。これにより、ガイドベーン４０の入口の内周側に、損失が発生する損失領域４１が形成され得る。   As shown in FIG. 11, the inlet flow in the wall side cross section of the general guide vane 40 flows into the guide vane 40 at an angle larger than the inlet vane angle of the guide vane 40. Thereby, the loss area | region 41 where a loss generate | occur | produces can be formed in the inner peripheral side of the inlet_port | entrance of the guide vane 40. FIG.

これに対して本実施の形態においては、図３に示すように、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２を、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３よりそれぞれ大きくしている。このことにより、図５に示すように、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃの形状を、ガイドベーン１０に流入する流れに沿わせることができる。このため、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口流れ角度と、入口上壁側部分１４の入口羽根角度との差が低減されるとともに、入口下壁側部分１４ｃの入口流れ角度と、入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度との差が低減され得る。この結果、ガイドベーン１０の内周側での損失が低減され得る。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are set as the inlet main body portion. 14a is larger than the inlet blade angle θ3. Accordingly, as shown in FIG. 5, the shapes of the inlet upper wall side portion 14 b and the inlet lower wall side portion 14 c of the guide vane 10 can be made to follow the flow flowing into the guide vane 10. Therefore, the difference between the inlet flow angle of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet vane angle of the inlet upper wall side portion 14 is reduced, and the inlet flow angle of the inlet lower wall side portion 14c, The difference from the inlet blade angle of the inlet lower wall side portion 14c can be reduced. As a result, the loss on the inner peripheral side of the guide vane 10 can be reduced.

また、一般的なガイドベーン４０の入口流れ角度差の分布が図１２に示されている。この図１２に示すように、高さ方向中央の領域における入口流れ角度よりも入口流れ角度が大きくなっている範囲は、上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域に顕著に現れていることがわかる。そして、上壁１１から０．１５×Ｂ１の範囲で、入口流れ角度が大きくなっているとともに、下壁１２から０．２×Ｂ１の範囲で、入口流れ角度が大きくなっている。   Further, the distribution of the difference in the inlet flow angle of the general guide vane 40 is shown in FIG. As shown in FIG. 12, the range in which the inlet flow angle is larger than the inlet flow angle in the central region in the height direction appears remarkably in the region on the upper wall 11 side and the region on the lower wall 12 side. You can see that The inlet flow angle is large in the range from the upper wall 11 to 0.15 × B1, and the inlet flow angle is large in the range from the lower wall 12 to 0.2 × B1.

これに対して本実施の形態では、入口上壁側部分１４ｂの高さＢ２ｂが、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｂ≦０．１５×Ｂ１を満たし、入口下壁側部分１４ｃの高さＢ２ｃが、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｃ≦０．２×Ｂ１を満たしている。このことにより、高さ方向中央の領域における入口流れ角度よりも入口流れ角度が大きくなっている範囲に、入口上壁側部分１４ｂの高さ範囲および入口下壁側部分１４ｃの高さ範囲をそれぞれ合わせることができる。このため、入口流れの損失をより一層効果的に低減することができる。なお、入口流れ角度が大きくなっている範囲のうち中央寄りの部分では、入口流れ角度は比較的小さい。このことから、入口上壁側部分１４ｂは、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｂ≦０．１×Ｂ１を満たすように形成されていてもよい。同様に、入口下壁側部分１４ｃは、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｃ≦０．１×Ｂ１を満たすように形成されていてもよい。また、Ｂ２ｂ、Ｂ２ｃを０．０５×Ｂ１以上とすることにより、入口流れの損失低減の効果を効果的に得ることができる。とりわけ、図１２に示す流れ場では、入口流れ角度が大きくなっている範囲の中でも入口流れ角度が比較的大きい範囲（図１２の入口流れ角度差が直線状に増大している範囲）において入口流れの損失を効果的に低減し得る。   On the other hand, in this embodiment, the height B2b of the inlet upper wall side portion 14b satisfies 0.05 × B1 ≦ B2b ≦ 0.15 × B1, and the height B2c of the inlet lower wall side portion 14c is 0.05 × B1 ≦ B2c ≦ 0.2 × B1 is satisfied. As a result, the height range of the inlet upper wall side portion 14b and the height range of the inlet lower wall side portion 14c are respectively set in a range where the inlet flow angle is larger than the inlet flow angle in the central region in the height direction. Can be matched. For this reason, the loss of an inlet flow can be reduced much more effectively. In the range where the inlet flow angle is large, the inlet flow angle is relatively small in the portion closer to the center. Therefore, the inlet upper wall side portion 14b may be formed so as to satisfy 0.05 × B1 ≦ B2b ≦ 0.1 × B1. Similarly, the inlet lower wall side portion 14c may be formed to satisfy 0.05 × B1 ≦ B2c ≦ 0.1 × B1. Moreover, the effect of reducing the loss of the inlet flow can be effectively obtained by setting B2b and B2c to 0.05 × B1 or more. In particular, in the flow field shown in FIG. 12, the inlet flow in the range where the inlet flow angle is relatively large (the range where the difference in the inlet flow angle in FIG. 12 increases linearly) in the range where the inlet flow angle is large. Loss can be effectively reduced.

また、図１２に示すように、上壁１１および下壁１２の側の領域における入口流れ角度差は、１０°以下であることがわかる。   Moreover, as shown in FIG. 12, it turns out that the inlet flow angle difference in the area | region of the upper wall 11 and the lower wall 12 side is 10 degrees or less.

これに対して本実施の形態では、入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１と、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３との入口羽根角度差Δα１が０°＜Δα１＜１０°を満たし、入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２と、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３との入口羽根角度差Δα２が０°＜Δα２＜１０°を満たしている。このことにより、入口部分１４での入口流れ角度に、入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２を沿わせることができる。このため、入口流れの損失をより一層効果的に低減することができる。   In contrast, in the present embodiment, the inlet blade angle difference Δα1 between the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b and the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a satisfies 0 ° <Δα1 <10 °. The inlet blade angle difference Δα2 between the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c and the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a satisfies 0 ° <Δα2 <10 °. Thereby, the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c can be aligned with the inlet flow angle at the inlet portion 14. For this reason, the loss of an inlet flow can be reduced much more effectively.

ところで、ガイドベーン１０の開度は運転状態に応じて変化するが、ガイドベーン１０の入口部分１４では、上壁１１および下壁１２の側の領域における入口流れ角度が、高さ方向中央の領域における入口流れ角度より大きくなる現象は変わらない。このため、本実施の形態のように、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２を、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３よりそれぞれ大きくすることで、広い運転範囲においてガイドベーン１０の入口流れの損失を低減可能である。   By the way, although the opening degree of the guide vane 10 changes according to the operating state, in the inlet portion 14 of the guide vane 10, the inlet flow angle in the region on the upper wall 11 and lower wall 12 side is a region in the center in the height direction. The phenomenon of greater than the inlet flow angle at is unchanged. Therefore, as in the present embodiment, the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are determined from the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a. By increasing each, the loss of the inlet flow of the guide vane 10 can be reduced in a wide operation range.

このように本実施の形態によれば、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１、および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２が、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３より大きくなっている。このことにより、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの形状を、上壁１１の側の領域においてガイドベーン１０に流入する入口流れに沿わせることができるとともに、入口下壁側部分１４ｃの入口形状を、下壁１２の側の領域においてガイドベーン１０に流入する入口流れに沿わせることができる。このため、ガイドベーン１０の入口流れの損失を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the inlet blade angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a. It is getting bigger. Thus, the shape of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 can be made to follow the inlet flow flowing into the guide vane 10 in the region on the upper wall 11 side, and the inlet of the inlet lower wall side portion 14c. The shape can be adapted to the inlet flow entering the guide vane 10 in the region on the lower wall 12 side. For this reason, the loss of the inlet flow of the guide vane 10 can be reduced.

（第２の実施の形態）
次に、図６乃至図８を用いて、本発明の第２の実施の形態における水力機械のガイドベーンおよび水力機械について説明する。 (Second Embodiment)
Next, a guide vane and a hydraulic machine for a hydraulic machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図６乃至図８に示す第２の実施の形態においては、出口上壁側部分の出口羽根角度および出口下壁側部分の出口羽根角度が、出口本体部分の出口羽根角度よりもそれぞれ小さい点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６乃至図８において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the second embodiment shown in FIGS. 6 to 8, the exit blade angle of the outlet upper wall side portion and the exit blade angle of the outlet lower wall side portion are smaller than the exit blade angle of the outlet body portion, respectively. The main difference is that the other configuration is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 6 to 8, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態におけるガイドベーン１０は、図６に示すように、出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４および出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５が、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６よりもそれぞれ小さくなっている。このようにして本実施の形態によるガイドベーン１０の出口部分１５は、高さ方向で異なる形状に形成され、高さ方向で見たときに、同一断面形状で形成されていた場合には見えなかったガイドベーン１０（とりわけ出口部分１５）の翼面の一部が見えるようになっている。   As shown in FIG. 6, in the guide vane 10 in the present embodiment, the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c are the outlet blade angle of the outlet main body portion 15a. Each is smaller than θ6. In this way, the exit portion 15 of the guide vane 10 according to the present embodiment is formed in a different shape in the height direction, and is not visible when it is formed in the same cross-sectional shape when viewed in the height direction. A part of the wing surface of the guide vane 10 (especially the outlet portion 15) can be seen.

本実施の形態によるガイドベーン１０の出口部分１５の出口羽根角度について、図７を用いてより詳細に説明する。図７には、本実施の形態によるガイドベーン１０の出口部分１５の出口羽根角度差の分布が示されている。ここで、出口羽根角度差とは、各高さ位置における出口羽根角度と、高さ方向中央位置における出口羽根角度（とりわけ、出口本体部分１５ａにおける最大出口羽根角度）との差を意味している。   The outlet blade angle of the outlet portion 15 of the guide vane 10 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 7 shows the distribution of the outlet vane angle difference of the outlet portion 15 of the guide vane 10 according to the present embodiment. Here, the outlet blade angle difference means the difference between the outlet blade angle at each height position and the outlet blade angle at the central position in the height direction (in particular, the maximum outlet blade angle in the outlet body portion 15a). .

図７に示すように、本実施の形態によるガイドベーン１０の出口羽根角度は、高さ方向中央領域においてはほぼ一定であるが、上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域において、中央領域における出口羽根角度より小さくなっている。このように出口羽根角度がほぼ一定の領域が出口本体部分１５ａに相当し、出口羽根角度が小さくなっている上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域が、出口上壁側部分１５ｂ、出口下壁側部分１５ｃにそれぞれ相当している。出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃにおいては、出口羽根角度θ４、θ５は、上壁１１または下壁１２の側に向かって、それぞれ徐々に小さくなるように変化している。このことにより、流れの損失の低減を図っている。   As shown in FIG. 7, the exit vane angle of the guide vane 10 according to the present embodiment is substantially constant in the central region in the height direction, but in the region on the upper wall 11 side and the region on the lower wall 12 side. The outlet blade angle in the central region is smaller. The region where the exit blade angle is substantially constant corresponds to the exit body portion 15a, and the region on the upper wall 11 side and the region on the lower wall 12 side where the exit blade angle is small are the outlet upper wall side portion. 15b and the outlet lower wall side portion 15c. In the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c, the outlet vane angles θ4 and θ5 change so as to gradually decrease toward the upper wall 11 or the lower wall 12, respectively. This is intended to reduce flow loss.

このような出口上壁側部分１５ｂの高さをＢ３ｂ、出口下壁側部分１５ｃの高さをＢ３ｃとしたときに、Ｂ３ｂ、Ｂ３ｃは、図７に示すように、
Ｂ３ｂ＜Ｂ３ｃ
を満たしていることが好適である。このことにより、後述するように、図８の破線で示すガイドベーン１０の出口流れ角度に応じて、ガイドベーン１０の出口羽根角度θ４、θ５を適切に設定することができる。 When the height of the outlet upper wall side portion 15b is B3b and the height of the outlet lower wall side portion 15c is B3c, B3b and B3c are as shown in FIG.
B3b <B3c
It is preferable that Thereby, as will be described later, the outlet vane angles θ4 and θ5 of the guide vane 10 can be appropriately set according to the outlet flow angle of the guide vane 10 indicated by the broken line in FIG.

より具体的に説明すると、図７に示す形態では、出口羽根角度は、高さ方向中央位置よりも僅かに上壁１１の側の高さ位置において最大となり、当該高さ位置から出口上壁側部分１５ｂの側および出口下壁側部分１５ｃの側に向って、徐々に小さくなるように変化している。すなわち、高さ方向中央の領域においても出口羽根角度が変化している。しかしながら、出口羽根角度差が小さい場合には、出口羽根角度差が出口流れに及ぼす影響は小さいと考えられる。そこで、例えば、出口流れに影響を及ぼし得る出口羽根角度差を−２°以下（絶対値で２°以上）と仮定し、その高さ位置を境界とすると、図７に示すように、出口上壁側部分１５ｂの高さＢ３ｂは、０．１×Ｂ１程度となり、出口下壁側部分１５ｃの高さＢ３ｃは、０．３×Ｂ１程度となる。このようにして、Ｂ３ｂ＜Ｂ３ｃが満たされるようになっている。なお、出口流れに影響を及ぼし得るか否かの出口羽根角度差の境界値は、上述の値に限られることはない。つまり、当該境界値を所望の値に設定して、出口上壁側部分１５ｂの高さＢ３ｂと出口下壁側部分１５ｃの高さＢ３ｃとを設定し、このようにして設定されたＢ３ｂとＢ３ｃとが、Ｂ３ｂ＜Ｂ３ｃを満たしていることが好適である。   More specifically, in the form shown in FIG. 7, the outlet blade angle is maximized at the height position on the upper wall 11 side slightly from the center position in the height direction, and the outlet upper wall side from the height position. It changes so that it may become small gradually toward the part 15b side and the exit lower wall side part 15c side. That is, the exit blade angle also changes in the central region in the height direction. However, when the outlet vane angle difference is small, it is considered that the influence of the outlet vane angle difference on the outlet flow is small. Therefore, for example, assuming that the outlet vane angle difference that may affect the outlet flow is −2 ° or less (2 ° or more in absolute value) and the height position is a boundary, as shown in FIG. The height B3b of the wall side portion 15b is about 0.1 × B1, and the height B3c of the outlet lower wall side portion 15c is about 0.3 × B1. In this way, B3b <B3c is satisfied. Note that the boundary value of the outlet vane angle difference as to whether or not it can affect the outlet flow is not limited to the above-described value. That is, the boundary value is set to a desired value, the height B3b of the outlet upper wall side portion 15b and the height B3c of the outlet lower wall side portion 15c are set, and B3b and B3c thus set are set. And B3b <B3c are preferably satisfied.

また、出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４と、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６との出口羽根角度差をΔβ１（図６参照）、出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５と、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６との出口羽根角度差をΔβ２（図６参照）としたときに、
０°＜Δβ１＜２０°、０°＜Δβ２＜２０°
を満たしていることが好適である。すなわち、出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃにおいて、出口羽根角度θ４、θ５は、上壁１１または下壁１２の側に向って徐々に小さくなっているが、出口羽根角度θ４、θ５と出口羽根角度θ６との出口羽根角度差の最大値がそれぞれ２０°よりも小さいことが好適である。このことにより、後述するように、図８の破線で示すガイドベーン１０の出口流れ角度に応じて、ガイドベーン１０の出口羽根角度θ４、θ５を適切に設定することができる。 Further, the difference between the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a is Δβ1 (see FIG. 6), and the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c is When the outlet blade angle difference between the outlet body portion 15a and the outlet blade angle θ6 is Δβ2 (see FIG. 6),
0 ° <Δβ1 <20 °, 0 ° <Δβ2 <20 °
It is preferable that That is, in the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c, the outlet blade angle θ4, θ5 gradually decreases toward the upper wall 11 or the lower wall 12, but the outlet blade angle θ4, It is preferable that the maximum value of the outlet blade angle difference between θ5 and the outlet blade angle θ6 is smaller than 20 °. Thereby, as will be described later, the outlet vane angles θ4 and θ5 of the guide vane 10 can be appropriately set according to the outlet flow angle of the guide vane 10 indicated by the broken line in FIG.

さらに、上壁１１から所定の距離Ｈの高さ位置におけるΔβ１、下壁１２から当該所定の距離Ｈの高さ位置におけるΔβ２は、
Δβ１＜Δβ２
を満たしていることが好適である。すなわち、出口下壁側部分１５ｃのうち下壁１２から所定の距離Ｈの高さ位置における出口羽根角度θ５は、出口上壁側部分１５ｂのうち上壁１１から当該所定の距離Ｈの高さ位置における出口羽根角度θ４よりも小さくなっていることが好適である。このことにより、後述するように、図８の破線で示すガイドベーン１０の出口流れ角度に応じて、ガイドベーン１０の出口羽根角度θ４、θ５を適切に設定することができる。 Furthermore, Δβ1 at a height position of a predetermined distance H from the upper wall 11 and Δβ2 at a height position of the predetermined distance H from the lower wall 12 are
Δβ1 <Δβ2
It is preferable that That is, the outlet blade angle θ5 at the height position of the predetermined distance H from the lower wall 12 in the outlet lower wall side portion 15c is the height position of the predetermined distance H from the upper wall 11 of the outlet upper wall side portion 15b. Is preferably smaller than the outlet blade angle θ4. Thereby, as will be described later, the outlet vane angles θ4 and θ5 of the guide vane 10 can be appropriately set according to the outlet flow angle of the guide vane 10 indicated by the broken line in FIG.

なお、本実施の形態においては、入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃの断面形状は、入口本体部分１４ａの断面形状と同一であり、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２は、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３と同一となっている。   In the present embodiment, the cross-sectional shape of the inlet upper wall side portion 14b and the inlet lower wall side portion 14c is the same as the cross-sectional shape of the inlet main body portion 14a, and the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 is the same. The inlet blade angle θ1 and the inlet blade angle θ2 of the inlet lower wall side portion 14c are the same as the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

一般的なガイドベーン４０の壁側断面における出口流れは、図８の破線で示すように、ガイドベーン４０の出口羽根角度より大きな角度でガイドベーン４０から流出する。これにより、互いに隣り合うガイドベーン４０の間の流路で二次流れが発生して損失が発生し得るとともに、ランナ入口での損失が増大し得る。   The outlet flow in the wall-side cross section of the general guide vane 40 flows out from the guide vane 40 at an angle larger than the outlet vane angle of the guide vane 40 as shown by the broken line in FIG. As a result, a secondary flow may occur in the flow path between the guide vanes 40 adjacent to each other to cause a loss, and the loss at the runner inlet may increase.

これに対して本実施の形態においては、図６に示すように、ガイドベーン１０の出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４および出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５を、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６よりもそれぞれ小さくしている。このことにより、図８の実線で示すように、ガイドベーン１０の出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃの出口流れを、出口流れ角度が小さくなる方向に案内することができ、当該出口流れの角度を小さくすることができる。このため、出口上側部分１５ｂの出口流れ角度と、出口本体部分１５ａの出口流れ角度との差が低減されるとともに、出口下側部分１５ｃの出口流れ角度と、出口本体部分１５ａの出口流れ角度との差が低減され得る。この結果、ガイドベーン１０の出口部分１５での出口流れ角度を均一化させ得る。   In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b of the guide vane 10 and the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c are set to the outlet main body portion. It is made smaller than the outlet blade angle θ6 of 15a. As a result, as shown by the solid line in FIG. 8, the outlet flow of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c of the guide vane 10 can be guided in a direction in which the outlet flow angle becomes smaller. The angle of the outlet flow can be reduced. For this reason, the difference between the outlet flow angle of the outlet upper portion 15b and the outlet flow angle of the outlet main body portion 15a is reduced, the outlet flow angle of the outlet lower portion 15c, and the outlet flow angle of the outlet main body portion 15a. Difference can be reduced. As a result, the outlet flow angle at the outlet portion 15 of the guide vane 10 can be made uniform.

また、図８の破線で示すように、一般的なガイドベーン４０の高さ方向中央の領域における出口流れ角度よりも出口流れ角度が大きくなっている範囲は、上壁１１の側の領域および下壁１２の側の領域に顕著に現れていることがわかる。そして、上壁１１の側の領域よりも、下壁１２の側の領域の方が、出口流れ角度が大きい領域が広くなっている。   Further, as shown by the broken line in FIG. 8, the range in which the outlet flow angle is larger than the outlet flow angle in the central region in the height direction of a general guide vane 40 is the region on the side of the upper wall 11 and the It can be seen that the area appears on the wall 12 side. And the area | region where the outlet flow angle is larger is wider in the area on the lower wall 12 side than in the area on the upper wall 11 side.

これに対して本実施の形態では、出口下壁側部分１５ｃの高さＢ３ｃが、出口上壁側部分１５ｂの高さＢ３ｂよりも大きくなっている。このことにより、高さ方向中央の領域における出口流れ角度よりも出口流れ角度が大きくなっている範囲に、出口上壁側部分１５ｂの高さ範囲および出口下壁側部分１５ｃの高さ範囲をそれぞれ合わせることができる。このため、ガイドベーン１０の出口部分１５での出口流れ角度をより一層均一化させ得る。   In contrast, in the present embodiment, the height B3c of the outlet lower wall side portion 15c is larger than the height B3b of the outlet upper wall side portion 15b. As a result, the height range of the outlet upper wall side portion 15b and the height range of the outlet lower wall side portion 15c are respectively set in a range where the outlet flow angle is larger than the outlet flow angle in the central region in the height direction. Can be matched. For this reason, the outlet flow angle at the outlet portion 15 of the guide vane 10 can be made more uniform.

また、図８の破線で示すように、上壁１１の側の領域における出口流れ角度差は、２０°以下であり、下壁１２の側の領域における出口流れ角度差は、２０°以下であることがわかる。ここで、出口流れ角度差とは、各高さ位置における出口流れ角度と、出口流れ角度の最小値（高さ方向中央位置よりも僅かに上壁１１の側の高さ位置における出口流れ角度）との差を意味している。   8, the outlet flow angle difference in the region on the upper wall 11 side is 20 ° or less, and the outlet flow angle difference in the region on the lower wall 12 side is 20 ° or less. I understand that. Here, the outlet flow angle difference is the outlet flow angle at each height position and the minimum value of the outlet flow angle (the outlet flow angle at the height position slightly on the upper wall 11 side from the center position in the height direction). It means the difference.

これに対して本実施の形態では、出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４と、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６との出口羽根角度差Δβ１が０°＜Δβ１＜２０°を満たし、出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５と、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６との出口羽根角度差Δβ２が０°＜Δβ２＜２０°を満たしている。このことにより、出口流れ角度に応じてガイドベーン１０の出口羽根角度θ４、θ５を適切に設定することができる。このため、ガイドベーン１０の出口部分１５での出口流れ角度をより一層均一化させ得る。なお、Δβ１、Δβ２は、０°＜Δβ１＜１５°、０°＜Δβ２＜１５°を満たすようになっていてもよい。この場合においても、出口部分１５での出口流れ角度をより一層均一化させることができる。   In contrast, in the present embodiment, the outlet blade angle difference Δβ1 between the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a satisfies 0 ° <Δβ1 <20 °, The outlet blade angle difference Δβ2 between the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c and the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a satisfies 0 ° <Δβ2 <20 °. Thereby, the exit vane angles θ4 and θ5 of the guide vane 10 can be appropriately set according to the exit flow angle. For this reason, the outlet flow angle at the outlet portion 15 of the guide vane 10 can be made more uniform. Δβ1 and Δβ2 may satisfy 0 ° <Δβ1 <15 ° and 0 ° <Δβ2 <15 °. Even in this case, the outlet flow angle at the outlet portion 15 can be made more uniform.

さらに、図８の破線で示すように、下壁１２から所定の距離Ｈの高さ位置における出口流れ角度差は、上壁１１から当該所定の距離Ｈの高さ位置における出口流れ角度差よりも大きいことがわかる。   Further, as shown by a broken line in FIG. 8, the outlet flow angle difference at the height position of the predetermined distance H from the lower wall 12 is larger than the outlet flow angle difference at the height position of the predetermined distance H from the upper wall 11. You can see that it is big.

これに対して本実施の形態では、上壁１１から所定の距離Ｈの高さ位置における出口羽根角度差Δβ１と、下壁１２から所定の距離Ｈの位置における出口羽根角度差Δβ２とが、Δβ１＜Δβ２を満たしている。このことにより、出口流れ角度に応じてガイドベーン１０の出口羽根角度θ４、θ５を適切に設定することができる。このため、ガイドベーン１０の出口部分１５での出口流れ角度をより一層均一化させ得る。   In contrast, in the present embodiment, the outlet vane angle difference Δβ1 at a height position a predetermined distance H from the upper wall 11 and the outlet vane angle difference Δβ2 at a position a predetermined distance H from the lower wall 12 are Δβ1. <Δβ2 is satisfied. Thereby, the exit vane angles θ4 and θ5 of the guide vane 10 can be appropriately set according to the exit flow angle. For this reason, the outlet flow angle at the outlet portion 15 of the guide vane 10 can be made more uniform.

ところで、ガイドベーン１０の開度は運転状態に応じて変化するが、ガイドベーン１０の出口部分１５では、上壁１１および下壁１２の側の領域における出口流れ角度が、高さ方向中央の領域における出口流れ角度より大きくなる現象は変わらない。このため、本実施の形態のように、ガイドベーン１０の出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ４、θ５を、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６よりそれぞれ小さくすることで、広い運転範囲においてガイドベーン１０の出口流れでの損失を低減可能である。   By the way, although the opening degree of the guide vane 10 changes according to the driving | running state, in the exit part 15 of the guide vane 10, the exit flow angle in the area | region of the upper wall 11 and the lower wall 12 side is an area | region of the height direction center. The phenomenon of becoming larger than the outlet flow angle at is unchanged. Therefore, as in the present embodiment, the outlet blade angles θ4 and θ5 of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c of the guide vane 10 are made smaller than the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a, respectively. Thus, it is possible to reduce the loss in the outlet flow of the guide vane 10 in a wide operation range.

このように本実施の形態によれば、ガイドベーン１０の出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４、および出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５が、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６よりそれぞれ小さくなっている。このことにより、ガイドベーン１０の出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃの出口流れ角度を小さくすることができる。このため、ガイドベーン１０の出口部分１５での出口流れ角度を均一化させることができる。従って、互いに隣り合うガイドベーン１０の間の流路での二次流れの発生による損失を抑制することができるとともに、ランナ４の入口での損失の増大を抑制することができ、その結果、ガイドベーン１０の出口流れの損失を低減できる。   Thus, according to the present embodiment, the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b of the guide vane 10 and the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c are the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a. Each is smaller. Thereby, the outlet flow angle of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c of the guide vane 10 can be reduced. For this reason, the outlet flow angle at the outlet portion 15 of the guide vane 10 can be made uniform. Therefore, it is possible to suppress the loss due to the generation of the secondary flow in the flow path between the guide vanes 10 adjacent to each other, and it is possible to suppress an increase in the loss at the inlet of the runner 4, and as a result, the guide Loss of the outlet flow of the vane 10 can be reduced.

（第３の実施の形態）
次に、図９を用いて、本発明の第３の実施の形態における水力機械のガイドベーンおよび水力機械について説明する。 (Third embodiment)
Next, the guide vane and hydraulic machine of the hydraulic machine in the 3rd Embodiment of this invention are demonstrated using FIG.

図９に示す第３の実施の形態においては、入口上壁側部分の入口羽根角度および入口下壁側部分の入口羽根角度が、入口本体部分の入口羽根角度よりもそれぞれ大きく、かつ、出口上壁側部分の出口羽根角度および出口下壁側部分の出口羽根角度が、出口本体部分の出口羽根角度よりもそれぞれ小さい点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態および図６乃至図８に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態および図６乃至図８に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the third embodiment shown in FIG. 9, the inlet blade angle of the inlet upper wall side portion and the inlet blade angle of the inlet lower wall side portion are respectively larger than the inlet blade angle of the inlet main body portion and on the outlet side. The outlet blade angle of the wall side portion and the outlet blade angle of the outlet lower wall side portion are mainly different in that they are smaller than the outlet blade angle of the outlet main body portion, and the other configurations are the first shown in FIGS. This embodiment is substantially the same as the second embodiment and the second embodiment shown in FIGS. In FIG. 9, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and the second embodiment shown in FIGS. .

本実施の形態におけるガイドベーン１０は、図９に示すように、第１の実施の形態と同様に、ガイドベーン１０の入口上壁側部分１４ｂの入口羽根角度θ１および入口下壁側部分１４ｃの入口羽根角度θ２が、入口本体部分１４ａの入口羽根角度θ３より大きくなっている。また、第２の実施の形態と同様に、出口上壁側部分１５ｂの出口羽根角度θ４および出口下壁側部分１５ｃの出口羽根角度θ５が、出口本体部分１５ａの出口羽根角度θ６よりもそれぞれ小さくなっている。すなわち、第１の実施の形態におけるガイドベーン１０の入口部分１４と、第２の実施の形態におけるガイドベーン１０の出口部分１５とを組み合わせた形態となっている。   As shown in FIG. 9, the guide vane 10 in the present embodiment is similar to the first embodiment in that the inlet vane angle θ1 of the inlet upper wall side portion 14b of the guide vane 10 and the inlet lower wall side portion 14c The inlet blade angle θ2 is larger than the inlet blade angle θ3 of the inlet main body portion 14a. Similarly to the second embodiment, the outlet blade angle θ4 of the outlet upper wall side portion 15b and the outlet blade angle θ5 of the outlet lower wall side portion 15c are smaller than the outlet blade angle θ6 of the outlet main body portion 15a, respectively. It has become. That is, the inlet portion 14 of the guide vane 10 in the first embodiment and the outlet portion 15 of the guide vane 10 in the second embodiment are combined.

このように本実施の形態によれば、ガイドベーン１０の入口流れの損失を低減することができるとともに、出口流れの損失を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the loss of the inlet flow of the guide vane 10 can be reduced, and the loss of the outlet flow can be reduced.

また、本実施の形態によれば、ガイドベーン１０が閉方向（図９における反時計回りの方向）に回動して全閉となったときに、ガイドベーン１０（以下、第１のガイドベーン１０と記す）の出口部分１５と、当該ガイドベーン１０に隣り合う他のガイドベーン１０（以下、第２のガイドベーン１０と記す）の入口部分１４との間に形成され得る隙間を低減することができる。すなわち、第１のガイドベーン１０の出口部分１５のうち出口上壁側部分１５ｂおよび出口下壁側部分１５ｃが、第２のガイドベーン１０の入口部分１４の側に偏心し、第２のガイドベーン１０の入口部分１４のうち入口上壁側部分１４ｂおよび入口下壁側部分１４ｃが、第１のガイドベーン１０の出口部分１５の側とは反対側に偏心している。このことにより、第１のガイドベーン１０の出口部分１５の形状と、第２のガイドベーン１０の入口部分１４の形状とが互いに沿うことができる。このため、第１のガイドベーン１０の出口部分１５と第２のガイドベーン１０の入口部分１４との間の隙間を低減することができる。この結果、ガイドベーン１０の全閉時の漏れ流量を低減させることができる。   Further, according to the present embodiment, when the guide vane 10 rotates in the closing direction (counterclockwise direction in FIG. 9) and is fully closed, the guide vane 10 (hereinafter referred to as the first guide vane). 10) and an inlet portion 14 of another guide vane 10 adjacent to the guide vane 10 (hereinafter referred to as a second guide vane 10). Can do. That is, the outlet upper wall side portion 15b and the outlet lower wall side portion 15c of the outlet portion 15 of the first guide vane 10 are eccentric to the inlet portion 14 side of the second guide vane 10, and the second guide vane 10 Among the 10 inlet portions 14, the inlet upper wall side portion 14 b and the inlet lower wall side portion 14 c are eccentric to the side opposite to the outlet portion 15 side of the first guide vane 10. Thus, the shape of the outlet portion 15 of the first guide vane 10 and the shape of the inlet portion 14 of the second guide vane 10 can be along each other. For this reason, the clearance gap between the exit part 15 of the 1st guide vane 10 and the entrance part 14 of the 2nd guide vane 10 can be reduced. As a result, the leakage flow rate when the guide vane 10 is fully closed can be reduced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. Moreover, as a matter of course, these embodiments can be partially combined as appropriate within the scope of the present invention.

なお、上述した各実施の形態では、水力機械の一例としてフランシス形水車を例にとって説明したが、このことに限られることはなく、フランシス形水車以外の水力機械にも、本発明を適用することができる。また、ポンプ運転を行わない水車にも当然に適用することができる。   In each of the above-described embodiments, a Francis type turbine has been described as an example of a hydraulic machine. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to hydraulic machines other than Francis type turbines. Can do. Of course, the present invention can also be applied to a water turbine that does not perform pump operation.

１：フランシス水車（水力機械）、３：ステーベーン、４：ランナ、１０：ガイドベーン、１１：上壁、１２：下壁、１３：中央部分、１４：入口部分、１４ａ：入口本体部分、１４ｂ：入口上壁側部分、１４ｃ：入口下壁側部分、１５：出口部分、１５ａ：出口本体部分、１５ｂ：出口上壁側部分、１５ｃ：出口下壁側部分、θ１〜θ３：入口羽根角度、θ４〜θ６：出口羽根角度、Δα１、Δα２：入口羽根角度差、Δβ１、Δβ２：出口羽根角度差、Ｂ１：ガイドベーンの高さ、Ｂ２ｂ：入口上壁側部分の高さ、Ｂ２ｃ：入口下壁側部分の高さ、Ｂ３ｂ：出口上壁側部分の高さ、Ｂ３ｃ：出口下壁側部分の高さ   1: Francis turbine (hydraulic machine), 3: stay vane, 4: runner, 10: guide vane, 11: upper wall, 12: lower wall, 13: central portion, 14: inlet portion, 14a: inlet main body portion, 14b: Inlet upper wall side portion, 14c: Inlet lower wall side portion, 15: Outlet portion, 15a: Outlet main body portion, 15b: Outlet upper wall side portion, 15c: Outlet lower wall side portion, θ1 to θ3: Inlet blade angle, θ4 ˜θ6: outlet blade angle, Δα1, Δα2: inlet blade angle difference, Δβ1, Δβ2: outlet blade angle difference, B1: height of guide vane, B2b: height of inlet upper wall side portion, B2c: inlet lower wall side Part height, B3b: Height of outlet upper wall side part, B3c: Height of outlet lower wall side part

Claims (6)

上壁と、前記上壁に対向する下壁との間に設けられ、水車運転時にステーベーンからの水流をランナに導く水力機械のガイドベーンであって、
中央部分と、
前記中央部分の入口側に設けられた入口部分と、を備え、
前記入口部分は、入口本体部分と、前記入口本体部分の前記上壁の側に設けられた入口上壁側部分と、前記入口本体部分の前記下壁の側に設けられた入口下壁側部分と、を有し、
前記入口上壁側部分の入口羽根角度および前記入口下壁側部分の入口羽根角度は、前記入口本体部分の入口羽根角度よりもそれぞれ大きいことを特徴とする水力機械のガイドベーン。 A guide vane of a hydraulic machine that is provided between an upper wall and a lower wall facing the upper wall and guides a water flow from a stay vane to a runner during water turbine operation,
The central part,
An inlet portion provided on the inlet side of the central portion,
The inlet portion includes an inlet main body portion, an inlet upper wall side portion provided on the upper wall side of the inlet main body portion, and an inlet lower wall side portion provided on the lower wall side of the inlet main body portion. And having
The guide vane for a hydraulic machine, wherein an inlet blade angle of the inlet upper wall side portion and an inlet blade angle of the inlet lower wall side portion are respectively larger than the inlet blade angle of the inlet main body portion. 前記入口上壁側部分の高さをＢ２ｂ、前記入口下壁側部分の高さをＢ２ｃ、前記ガイドベーンの高さをＢ１としたときに、
０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｂ≦０．１５×Ｂ１、０．０５×Ｂ１≦Ｂ２ｃ≦０．２×Ｂ１
を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の水力機械のガイドベーン。 When the height of the inlet upper wall side portion is B2b, the height of the inlet lower wall side portion is B2c, and the height of the guide vane is B1,
0.05 × B1 ≦ B2b ≦ 0.15 × B1, 0.05 × B1 ≦ B2c ≦ 0.2 × B1
The guide vane for a hydraulic machine according to claim 1, wherein: 前記入口上壁側部分の入口羽根角度と、前記入口本体部分の入口羽根角度との角度差をΔα１、前記入口下壁側部分の入口羽根角度と、前記入口本体部分の入口羽根角度との角度差をΔα２としたときに、
０°＜Δα１＜１０°、０°＜Δα２＜１０°
を満たしていることを特徴とする請求項１または２に記載の水力機械のガイドベーン。 The angle difference between the inlet blade angle of the inlet upper wall side portion and the inlet blade angle of the inlet main body portion is Δα1, the angle between the inlet blade angle of the lower inlet wall side portion and the inlet blade angle of the inlet main body portion. When the difference is Δα2,
0 ° <Δα1 <10 °, 0 ° <Δα2 <10 °
The guide vane for a hydraulic machine according to claim 1 or 2, wherein: 前記中央部分の出口側に設けられた出口部分を更に備え、
前記出口部分は、出口本体部分と、前記出口本体部分の前記上壁の側に設けられた出口上壁側部分と、前記出口本体部分の前記下壁の側に設けられた出口下壁側部分と、を有し、
前記出口上壁側部分の出口羽根角度および前記出口下壁側部分の出口羽根角度は、前記出口本体部分の出口羽根角度よりもそれぞれ小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水力機械のガイドベーン。 Further comprising an outlet portion provided on the outlet side of the central portion;
The outlet portion includes an outlet main body portion, an outlet upper wall side portion provided on the upper wall side of the outlet main body portion, and an outlet lower wall side portion provided on the lower wall side of the outlet main body portion. And having
The outlet blade angle of the outlet upper wall side portion and the outlet blade angle of the outlet lower wall side portion are smaller than the outlet blade angle of the outlet body portion, respectively. Guide vanes for hydraulic machines as described in. 上壁と、前記上壁に対向する下壁との間に設けられ、水車運転時にステーベーンからの水流をランナに導く水力機械のガイドベーンであって、
中央部分と、
前記中央部分の出口側に設けられた出口部分と、を備え、
前記出口部分は、出口本体部分と、前記出口本体部分の前記上壁の側に設けられた出口上壁側部分と、前記出口本体部分の前記下壁の側に設けられた出口下壁側部分と、を有し、
前記出口上壁側部分の出口羽根角度および前記出口下壁側部分の出口羽根角度は、前記出口本体部分の出口羽根角度よりもそれぞれ小さいことを特徴とする水力機械のガイドベーン。 A guide vane of a hydraulic machine that is provided between an upper wall and a lower wall facing the upper wall and guides a water flow from a stay vane to a runner during water turbine operation,
The central part,
An outlet portion provided on the outlet side of the central portion,
The outlet portion includes an outlet main body portion, an outlet upper wall side portion provided on the upper wall side of the outlet main body portion, and an outlet lower wall side portion provided on the lower wall side of the outlet main body portion. And having
The guide vane of a hydraulic machine, wherein an outlet blade angle of the outlet upper wall side portion and an outlet blade angle of the outlet lower wall side portion are smaller than the outlet blade angle of the outlet main body portion, respectively. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記ガイドベーンを備えたことを特徴とする水力機械。   A hydraulic machine comprising the guide vane according to any one of claims 1 to 5.
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